KR102642967B1 - 실란트층 및 흡음재층을 포함하는 타이어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실란트층 및 흡음재층을 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 상기 타이어는 타이어 내측에 위치하는 흡음재층, 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치하며, 상기 타이어 내측면에 도포된 실란트층, 그리고 상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층의 한쪽 면의 적어도 일부가 상기 실란트층에 접촉되지 않도록 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키며, 상기 흡음재층을 상기 타이어 내측면에 고정시키는 스페이서(spacer)를 포함한다.
상기 타이어는 타이어 내측면에 도포된 실란트층에 의하여 펑크 발생시 자가 봉합을 할 수 있으면서도, 흡음재를 포함하여 소음 저감 성능을 가지며, 못이 타이어와 실란트를 관통하여 흡음재에 도달시에도 흡음재의 미세 조각이 실란트의 기능을 저하시키는 것을 방지하고 소음 저감 성능도 유지할 수 있다.

Description

실란트층 및 흡음재층을 포함하는 타이어{TIRE COMPRISING SEALANT LAYER AND ACOUSTIC ABSORBENT LAYER}
본 발명은 실란트층 및 흡음재층을 포함하는 타이어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펑크 발생시 자가 봉합을 할 수 있으면서도 소음 저감 성능을 가지는 타이어에 대한 것이다.
기존 공기압 타이어는 주행 시 노면의 이물에 의해 펑크가 발생되어 급격하게 주행 안정성이 떨어져 사고가 발생될 수 있고 인명피해까지 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 일반 타이어 내부에 특수 봉합 물질을 도포하여 주행 중 타이어에 펑크가 발생되더라도 타이어 내부의 특수 물질이 펑크 부위를 즉시 봉합하여 공기 누출을 막아 지속적인 주행이 가능한 타이어가 출시되고 있다.
이와 더불어 자동차 소음과 관련하여 정부 규제의 강화 및 전기차의 수요가 확대됨에 따라 타이어로부터 발생되는 소음 저감 요구가 점차적으로 증가하는 추세이다. 하지만 최근 타이어 개발 동향은 타이어 노면에 접촉하는 트레드부가 광폭으로 이루어져 있고 타이어 측면에 해당하는 사이드월(side wall)의 편평비가 낮은 UHP(ultrahigh performance) 타이어가 각광을 받고 있다.
이러한 타이어는 구조적인 특성에 기인하여 사이드월의 강성이 증가하여 노면에서 전달된 충격을 타이어 자체 구조에서 적절한 댐핑(damping) 역할을 수행하지 못함에 따라 소음 유발에 관련된 음압을 상승시키는 결과를 초래한다. 이는 타이어 내부(cavity)에서 공기 진동을 발생시켜 차량 내부까지 소음이 전달되어 운전자가 이를 감지하게 되어 주행 시 승차감을 감소시키는 원인이 된다(이하, 공기 진동에 따른 소음은 공명음으로 통칭함). 이에 따라 타이어 제조사에서는 개방형 셀을 가지고 있는 폴리우레탄 재질의 발포체(흡음재)를 활용하여 타이어 내부에서 발생되는 소음을 저감시키는 타이어를 제안하였다.
하지만 일반 타이어와 달리 자가 봉합 타이어는 내부에 고분자 물질이 도포되어 있어서 그 물질 위에 타이어의 내부 소음을 저감시킬 수 있는 흡음재를 장착할 경우 펑크 부위 봉합 성능이 급격하게 떨어져 고유의 자가 봉합 역할을 할 수 없게 된다.
또한, 상기 흡음재를 다른 부위에 장착하는 경우, 특히 사이드월 부위에 흡음재를 장착할 경우 타이어와 휠 결합에 간섭이 생겨 흡음재가 파손될 수 있다. 마찬가지로 휠에 흡음재를 장착할 경우에도 소음 저감 성능이 현저히 떨어져 제 기능을 못한다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 타이어 내측면에 도포된 실란트층에 의하여 펑크 발생시 자가 봉합을 할 수 있으면서도, 흡음재를 포함하여 공명음 저감 성능을 가지며, 못이 타이어와 실란트를 관통하여 흡음재에 도달시에도 흡음재의 미세 조각이 실란트의 기능을 저하시키는 것을 방지하고 소음 저감 성능도 유지할 수 있는 타이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타이어 내측에 위치하는 흡음재층, 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치하며, 상기 타이어 내측면에 도포된 실란트층, 그리고 상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층의 한쪽 면의 적어도 일부가 상기 실란트층에 접촉되지 않도록 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키며, 상기 흡음재층을 상기 흡음재층을 상기 타이어 내측면에 고정시키는 스페이서(spacer)를 포함하는 타이어를 제공한다.
상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층의 한 쪽 면의 80 면적% 내지 100 면적%가 상기 실란트층에 접촉되지 않을 수 있다.
상기 흡음재층과 상기 실란트층은 5 mm 내지 50 mm의 거리로 이격될 수 있다.
상기 스페이서는 금속, 플라스틱, 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.
상기 타이어는 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 타이어는 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제1 스페이서 및 제2 스페이서와, 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 중앙에 위치하는 1개 이상의 제3 스페이서를 포함할 수 있다.
상기 스페이서들 사이의 간격은 3 cm 내지 20 cm일 수 있다.
상기 스페이서는 한쪽 끝이 상기 타이어 내측면에 연결되고 다른 한쪽 끝이 상기 흡음재층 또는 지지판에 연결되며, 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키도록 지지하는 기둥 형상의 지지 기둥을 포함할 수 있다.
상기 지지 기둥들의 밑면 형상은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 지지 기둥들의 밑면 직경은 1 mm 내지 5 mm일 수 있다.
상기 지지 기둥들의 길이는 6 mm 내지 40 mm일 수 있다.
상기 스페이서는 상기 지지 기둥에 의해 지지되며, 상기 지지 기둥은 상기 지지판에 부착될 수 있다.
상기 흡음재는 상기 지지판에 실리콘계, 우레탄계, 변성 실란(modified silane)계, 아크릴계, 시아노아크릴계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 접착제 또는 양면접착테이프를 이용하여 부착될 수 있다.
상기 지지판의 형상은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 일 수 있다.
상기 스페이서는 1개의 지지판과 4 개 내지 20 개의 지지 기둥을 포함할 수 있다.
상기 지지판은 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 한쪽 가장 자리에서 다른 한쪽 가장 자리까지 연장될 수 있다.
상기 스페이서는 상기 지지판의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제1 지지 기둥 및 제2 지지 기둥을 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 지지판의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제1 지지 기둥 및 제2 지지 기둥과, 상기 지지판의 타이어 폭 방향 중앙부에 위치하는 1개 이상의 제3 지지 기둥을 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 타이어 원주 방향을 따라 배열되는 복수개의 상기 제1 지지 기둥들 또는 복수개의 상기 제2 지지 기둥들을 포함하고, 상기 제3 지지 기둥은 타이어 원주 방향을 다라 배열된 상기 복수개의 제1 지지 기둥들 사이 또는 상기 복수개의 제2 지지 기둥들 사이에 위치할 수 있다.
상기 지지판의 타이어 폭 방향 너비는 5 cm 내지 15 cm일 수 있다.
상기 지지판의 두께는 0.5 내지 3 mm일 수 있다.
상기 흡음재층은 상기 타이어 내주면과 마주보는 한쪽 면에 열가소성 폴리 우레탄(thermoplastic polyurethane) 필름층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어는 타이어 내측면에 도포된 실란트층에 의하여 펑크 발생시 자가 봉합을 할 수 있으면서도, 흡음재를 포함하여 소음 저감 성능을 가지며, 못이 타이어와 실란트를 관통하여 흡음재에 도달시에도 흡음재의 미세 조각이 실란트의 기능을 저하시키는 것을 방지하고 소음 저감 성능도 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각 스페이서의 일 실시예들을 나타내는 사시도들이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이다.
도 6은 스페이서의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 각각 스페이서의 일 실시예들은 나타내는 배면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어는 타이어 내측면에 부착된 흡음재층, 그리고 상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 배치되는 실란트를 포함하는 실란트층을 포함한다.
상기 타이어는 이너라이너 내측면(타이어의 캐비티)에 특수 고분자 물질을 포함하는 실란트(sealant)가 도포되어 있어 타이어 트레드 부위에 못이나 날카로운 이물질에 의해 펑크가 발생하였을 경우 상기 실란트가 펑크 부위를 즉시 봉합하여 공기 누출을 막아 운전 중 도로 갓길에서 하차하여 타이어를 교체할 필요 없이 주행이 가능한 실란트 타이어이다.
또한, 상기 타이어는 내부에 발포체, 즉 다수의 기공을 가지는 다공성 재료가 장착되어 있어 주행 중 타이어 내부의 공기층이 타이어 노면에서 발생되는 진동에 의해 가진되어 발생되는 공명음을 저감시켜주는 사일런트(silent) 타이어이다.
현재 자동차 산업은 급변하고 있어, 전기 자동차뿐만 아니라 자율주행 자동차까지 급격한 발전이 진행 중이다. 특히 이러한 컨셉의 자동차에는 상기 두 가지기 기술이 필수이다. 상기 전기 자동차는 차량 내부에 내연기관이 없어 자동차의 엔진 소음이 사라지게 되어 타이어가 구르는 소리나 기타 소음들이 상대적으로 커지게 된다.
그러나, 이와 같은 두 가지 성능을 동시에 달성하기 위해서는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 일반적인 흡음재는 폴리우레탄 등의 소재를 발포(Foaming)시켜 제조됨으로써 다수의 미세 기공들이 조밀하게 분포되어 있다. 이 흡음재를 타이어 이너라이너에 도포되어 있는 실란트 위에 부착하게 되면 못 등의 이물질이 타이어를 관통할 때 상기 흡음재층까지 도달하게 되고, 못이 빠질 때 상기 실란트의 끈적거리는 특성에 의해 상기 흡음재의 미세 조각들이 붙어서 떨어지게 되고 이러한 흡음재의 미세 조각들이 상기 실란트의 봉합 능력을 저해시키는 요인으로 작용하거나, 실란트층 위에 미세 기공들이 조밀하게 형성되어 있는 흡음재층과 실란트 상층이 조밀하게 물리적으로 결합되어 실란트의 유동성을 저하시키게 되어 상기 실란트의 기능을 저하시킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 흡음재를 상기 이너라이너 위치가 아닌 상기 실란트가 도포되지 않은 위치에 배치하거나, 휠에 감아 두게 되면, 상기 흡음재의 흡음 성능이 현저하게 저하될 수 있고, 상기 타이어를 상기 휠에 장착할 때에도 방해가 되어 사용상에 문제를 유발시킬 수도 있다.
또한, 상기 실란트 위에 흡음재를 위치시키는데 실란트의 흐름을 방해하지 않고, 다공성 잔여물이 공기 구멍을 만들지 못하도록 흡음재의 셀 크기를 증가시는 방법이 있다. 이 경우, 정지된 상태에서는 실란트의 자가 봉합 성능이 상당히 향상될 수 있으나, 주행 시 타이어에 발생하는 원심력에 의해 흡음재의 큰 셀 사이로 실란트가 유입되면서 자가 봉합 기능이 다시 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명의 타이어는 상기 흡음재와 실란트가 함께 성능을 유지할 수 있게 하기 위하여, 흡음재층과 실란트층이 접촉되지 않도록 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키는 스페이서를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이다. 상기 도 1에서 X는 타이어 폭 방향을 의미한다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 타이어(1)는, 타이어(1) 내측에 위치하는 흡음재층(3), 상기 타이어(1) 내측면과 상기 흡음재층(3) 사이에 위치하며, 상기 타이어(1) 내측면에 도포된 실란트층(2), 그리고 상기 타이어(1) 내측면과 마주보는 상기 흡음재층(3)의 한쪽 면의 적어도 일부가 상기 실란트층(2)에 접촉되지 않도록 상기 흡음재층(3)을 상기 실란트층(2)에서 이격시키며, 상기 흡음재층(3)을 상기 타이어(1) 내측면에 고정시키는 스페이서(4)를 포함한다.
상기 실란트층(2)은 상기 타이어(1)의 내측면에 도포되며, 상기 타이어(1)가 내측에 이너라이너를 포함하는 경우, 상기 실란트층(2)은 일반적으로 상기 이너라이너 위에 위치할 수 있다. 본 발명의 명세서에서 상기 타이어(1) 내측면에 위치하는 층들과 관련하여, 제 2 층이 제 1 층의 위에 위치한다고 할 때, 상기 제 1 층은 상기 제 2 층 보다 상기 타이어(1) 내측면에 더 가까이 위치하고, 상기 제 2 층은 상기 제 1 층의 타이어(1) 내측면과 마주하는 한쪽 면의 다른 한쪽 면에 위치하는 것을 의미한다.
상기 실란트층(2)은 상기 타이어(1)의 내측면의 일부면 또는 전체면에 도포될 수 있고, 바람직하게는 상기 타이어(1)의 접지면에 대응하는 내측면에만 도포될 수 있다. 이는 상기 타이어(1)가 이물질에 의하여 주로 관통되는 부분이 상기 타이어(1)의 접지면이기 때문이다. 이에 따라, 상기 실란트층(2)의 폭은 상기 타이어(1) 트레드부 너비에 대하여 길이 100 % 내지 길이 120 %일 수 있다.
또한, 상기 실란트층(2)의 두께는 2 mm 내지 8 mm일 수 있다. 상기 실란트층(2)의 두께가 상기 범위 내인 경우 상기 실란트의 흐름 특성에 영향을 주지 않으면서, 못 또는 돌기에 의해 발생되는 펑크에 대해 확실하게 자가 봉합할 수 있다.
상기 실란트층(2)은 고무 성분을 포함하는 실란트 조성물을 가교 반응시키거나 가교 고무 성분을 포함하는 실린트 조성물을 가교 없이도 제조할 수 있다. 상기 실란트 조성물로는, 점착성을 갖는 것이라면 한정되지 않고, 타이어(1)의 펑크 실링에 이용되는 통상의 고무 조성물을 사용할 수 있다.
다만, 일 예로 상기 실란트 조성물은 부틸계 고무를 주성분으로 포함하는 실란트 조성물을 사용할 수 있고, 그 밖에 천연고무계 화합물, 실리콘계 화합물, 우레탄계 화합물, 스티렌계 화합물 또는 에틸렌계 화합물을 포함하는 실란트 조성물도 사용할 수 있다.
상기 부틸계 고무로는 부틸 고무(IIR), 또는 브로민화 부틸 고무(Br-IIR), 염소화 부틸 고무(Cl-IIR)등의 할로겐화 부틸 고무(X-IIR) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 실란트 조성물은 고무 성분으로서, 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-이소프렌-부타디엔 고무(SIBR), 에틸렌 프로필렌 디엔고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 등의 디연계 고무 등을 더 포함할 수도 있다. 다만, 유동성 등의 관점에서, 상기 고무 성분 100 중량% 대하여 상기 부틸계 고무의 함량은 90 중량% 이상인 것이 바람직하다.
상기 실란트 조성물은 폴리이소부틸렌을 더 포함할 수 있고, 상기 폴리이소부틸렌은 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 또한, 상기 폴리이소부틸렌은 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 500 중량부로 포함될 수 있다. 상기 폴리이소부틸렌의 함량이 100 중량부 미만이면 물질의 흐름성이 저하될 수 있고, 500 중량부를 초과하면 상기 물질의 형태 안정성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 실란트 조성물은 액상 폴리머를 더 포함할 수 있다. 상기 액상 폴리머는, 액상 폴리부텐, 액상 폴리이소부텐, 액상 폴리이소프렌, 액상 폴리부타디엔, 액상 폴리α-올레핀, 액상 이소부틸렌, 액상 에틸렌α-올레핀 공중합체, 액상 에틸렌 프로필렌 공중합체, 액상 에틸렌 부틸렌 공중합체 등일 수 있다. 상기 액상 폴리머는 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 50 중량부 내지 1,000 중량부로 포함될 수 있고, 보다 상세하게는 150 중량부 내지 500 중량부로 포함될 수 있다. 상기 액상 폴리머의 함량이 50 중량부 미만인 경우 물질의 흐름성이 저하될 수 있고, 1,000 중량부를 초과하는 경우 상기 물질의 형태 안정성이 저하될 수 있다.
상기 실란트 조성물은 무기첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 무기첨가제는 상기 실란트 조성물의 보강성을 조절하기 위한 것으로, 카본블랙, 실리카, 탄산칼슘, 규산칼슘, 산화마그네슘, 산화 알루미늄, 황산바륨, 탈크, 마이카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다. 이때 상기 무기첨가제는 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 100 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20 중량부 내지 60 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 실란트 조성물은 가류제, 가류촉진제, 가류촉진조제, 접착제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 가류제는 상기 실란트 조성물의 가교를 돕는 것으로, 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 100 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류제로는 유황계 가류제, 유기 과산화물, 비스말레이미드류, 벤조퀴논 유도체, 페놀릭 가류제, 산화마그네슘 등의 산화 금속산화물을 사용할 수 있다. 상기 유황계 가류제는 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가류제를 사용할 수 있다.
상기 가류 촉진을 위한 가류촉진제로는 술펜아미드계, 티아졸계, 티우람계, 티오우레아계, 구아니딘계, 디티오카르밤산계, 알데히드-아민계, 알데히드-암모니아계, 이미다졸린계, 크산테이트계 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 이때 상기 가류촉진제는 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 0 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가류촉진조제는 상기 가류촉진제와 병용하여 그 촉진 효과를 완전하게 하기 위해서 사용되는 배합제로서, 산화아연과 스테아르산을 함께 사용할 수 있다. 상기 산화아연과 상기 스테아르산을 함께 사용하는 경우 적절한 가류촉진조제로서의 역할을 위하여 각각 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 5 중량부 및 0.5 중량부 내지 3 중량부로 사용할 수 있다.
또한 상기 실란트 조성물의 접착력을 향상시키기 위한 접착제로는 페놀계 레진, 로진(rosin)계 수지 또는 테르펜(terpene)계 수지와 같은 천연수지계와 석유수지, 콜타르(coal tar) 또는 알킬 페놀계 수지 등의 합성수지계를 사용할 수 있다. 이때 접착제는 상기 고무 성분 100 중량부에 대하여 0 중량부 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
한편, 상기 흡음재층(3)는 상기 타이어(1) 내부 공간에서 발생하는 공명 소음을 저감하기 위한 것으로서, 상기 흡음재층(3)은 상기 타이어(1)의 원주 방향으로 일부분을 차지하거나, 연장된 시트 형상 또는 다수의 블록이 부착된 형상일 수 있다. 즉, 상기 흡음재층(3)은 시트 형상으로 상기 타이어(1)의 원주 방향을 따라 연장되는 경우, 상기 흡음재층(3)의 양 끝단이 붙거나 떨어질 수 있다.
또한, 상기 흡음재층(3)는 1 mm 내지 60 mm, 보다 상세하게 10 mm 내지 50 mm의 두께를 가지며, 상기 타이어(1) 트레드부 너비에 대해 10 % 내지 120 %의 너비(폭)를 가질 수 있다. 상기 흡음재층(3)의 두께가 35 mm 미만인 경우 소음저감 성능이 저하될 수 있고, 50 mm를 초과하는 경우 주행 시 타이어(1) 내부에 흡음재를 마주보는 림 표면과의 마찰에 의해 흡음재가 마멸될 수 있다.
상기 흡음재층(3)은 부직포, 직물 또는 다공성 폼(foam) 중 어느 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 다공성 폼(foam)이 적절하다. 상기 흡음재층(3)은 평균 기공 크기가 1,200 ㎛ 내지 2,400 ㎛인 제 1 다공성 재료를 포함한다.
즉, 상기 제 1 다공성 재료의 평균 기공 크기는 기존에 흡음재로 사용되는 다공성 재료의 평균 기공 크기에 비하여 큰 것으로서, 못 등의 이물질이 상기 타이어(1)와 상기 실란트층(2)을 관통하여 상기 흡음재층(3)에 도달시에도 못의 표면과 상기 제 1 다공성 재료의 부착 비표면적을 감소시켜 상기 제 1 다공성 재료의 미세 조각이 상기 실란트의 기능을 저하시키는 것을 방지하고 소음 저감 성능도 유지할 수 있다.
상기 제 1 다공성 재료의 평균 기공 크기가 1,200 ㎛ 미만인 경우 실란트의 흐름을 저하시킬 수 있고, 2,400 ㎛를 초과하는 경우 주행 시 흡음재의 내구성이 저하될 수 있다.
상기 다공성 재료는 다공성 부직포, 다공성 폼(foam) 및 이들의 적층체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
구체적으로 상기 다공성 부직포는 폴리에스테르계 부직포 또는 폴리스티렌계 부직포일 수 있고, 상기 다공성 폼은 폴리에테르 폴리올을 원료로 하는 폴리우레탄 폼인 에테르계 폴리우레탄 폼, 폴리에스테르 폴리올을 원료로 하는 폴리우레탄 폼인 에스테르계 폴리우레탄 폼, 폴리에스테르 폴리에테르 폴리올을 원료로 하는 폴리우레탄 폼인 에테르/에스테르계 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼 등의 합성수지 폼, 에틸렌 프로필렌 고무 폼(EPDM 폼), 니트릴 고무 폼(NBR 폼) 등의 고무 폼일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼은 일반적으로 폴리이소시아네이트 화합물(polyisocyanate compound)과 폴리올(polyhydroxycompound)을 우레탄 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 흡음재층(3)은 상기 제 1 다공성 재료 위에 적층된 제 2 다공성 재료를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 다공성 재료의 한쪽 면은 상기 스페이서 상단 면에 부착되고, 상기 제 1 다공성 재료의 다른 한쪽 면에 상기 제 2 다공성 재료가 적층된다.
상기 제 2 다공성 재료는 평균 기공 크기가 100 ㎛ 내지 1,200 ㎛일 수 있고, 보다 상세하게 300 ㎛ 내지 1,000 ㎛일 수 있다.
즉, 상기 제 2 다공성 재료의 평균 기공 크기는 상기 제 1 다공성 재료의 평균 기공 크기 보다 작은 것이다. 이에 따라, 상기 제 1 다공성 재료는 상기 평균 기공 크기가 상기 제 2 다공성 재료에 비하여 상대적으로 커서 상기 실란트층(2)을 관통한 이물이 제1 다공성 재료를 관통할 경우 이물 표면에 있는 끈적끈적한 실란트에 제 1다공성 재료가 들러붙어 이물이 빠질 때 자가봉합 기능이 저하되는 것을 최소화하면서 소음 저감에 기여하고, 상기 제 2 다공성 재료는 상기 평균 기공 크기가 상기 제 1 다공성 재료에 비하여 상대적으로 작아서 상기 제 1 다공성 재료 보다 더 큰 소음 저감 성능을 가질 수 있다.
이때, 상기 제 1 다공성 재료의 두께는 상기 흡음재층(3) 전체 두께의 10 길이% 내지 100 길이%일 수 있고, 보다 상세하게 30 길이% 내지 90 길이%이 수 있다. 상기 제 1 다공성 재료의 두께가 상기 흡음재층(3) 전제 두께의 10 길이% 미만인 경우 침투한 못이 제 2 다공성 재료에 닿게 되어 못이 빠질 때 미세 흡음재 조각을 끌고 와 자가봉합 성능을 저하시킬 수 있고, 100 길이%인 경우 100 길이% 미만인 경우 보다 소음저감 성능이 저하될 수 있다.
또한, 상기 제 1 다공성 재료는 밀도가 20 kg/m3 내지 40 kg/m3이고, 경도가 10 kgf 내지 20 kgf이고, 인장강도가 0.5 kgf/cm2 이상이고, 신장율이 60 % 이상일 수 있다.
상기 제 1 다공성 재료의 밀도가 20 kg/m3 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있고, 40 kg/m3를 초과하는 경우 흡음재 무게가 증가하여 타이어 성능에 영향을 줄 수 있다. 상기 제 1 다공성 재료의 경도가 10 kgf 미만이거나 20 kgf을 초과하는 경우 공정성이 저하될 수 있다. 상기 제 1 다공성 재료의 인장강도가 0.5 kgf/cm2 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있고, 상기 제 1 다공성 재료의 신장율이 60 % 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있다.
상기 제 2 다공성 재료는 밀도가 20 kg/m3 내지 40 kg/m3이고, 경도가 10 kgf 내지 20 kgf이고, 인장강도가 0.5 kgf/cm2 이상이고, 신장율이 60 % 이상일 수 있다.
상기 제 2 다공성 재료의 밀도가 20 kg/m3 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있고, 40 kg/m3를 초과하는 경우 무게가 증가하여 타이어 성능에 영향을 줄 수 있다. 상기 제 2 다공성 재료의 경도가 10 kgf 미만이거나 20 kgf를 초과하는 경우 공정성이 저하될 수 있다. 상기 제 2 다공성 재료의 인장강도가 0.5 kgf/cm2 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있고, 상기 제 2 다공성 재료의 신장율이 60 % 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있다.
상기 제 1 다공성 재료와 상기 제 2 다공성 재료는 다양한 방법으로 부착될 수 있다. 일 예로, 상기 제 2 다공성 재료는 접착제 또는 양면 접착 테이프 등에 의하여 상기 제 1 다공성 재료 위에 부착될 수 있다.
상기 제 2 다공성 재료는 상기 평균 기공 크기 또는 상기 밀도 등이 다를 뿐, 그 재질 등에 대한 설명은 상기 제 1 다공성 재료와 같으므로, 반복적인 설명은 생략한다.
상기 흡음재층(3)은 상기 타이어(1) 내주면과 마주보는 한쪽 면에 필름층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 필름층은 상기 흡음재층(3)과 상기 실란트층(2)을 분리하여 상기 실란트가 상기 흡음재층(3)의 기공 내부로 스며들어 기공을 막음으로써 상기 흡음재층(3)의 흡음 성능이 저하되는 것을 방지하고, 상기 흡음재의 미세 조각들이 상기 실란트에 섞여 상기 실란트의 봉합 능력을 저해하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 흡음재층(3)과 상기 실란트층(2)이 이격되는 경우에도, 상기 타이어(1)가 고속 주행하거나, 상기 스페이서(4) 사이의 간격이 큰 경우 상기 흡음재층(3)과 상기 실란트층(2)이 맞닿아 점착되는 현상이 발생할 수 있는데, 상기 필름층이 이러한 점착 문제를 방지할 수 있다.
이러한 목적에서, 상기 필름층은 PE (polyethylene), 우레탄, 구체적으로 열가소성 폴리 우레탄(thermoplastic polyurethane)으로 이루어질 수 있다. 상기 필름층이 상기 열가소성 폴리 우레탄으로 이루어지는 경우 고속 주행 시 타이어의 변형에 내부 부착물들이 쉽게 변형될 수 있어 부착 필름 및 접착 내구성을 유지시킬 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 흡음재층(3)의 표면에 코팅층(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있는데, 상기 코팅층이 흡음재의 미세 조각들이 떨어지는 것을 방지하는 효과를 제공한다. 상기 코팅층은 실리콘, 변성 실리콘, 개질된 실란 폴리머, 우레탄, 아크릴레이트, 에폭시, 핫멜트 중에서 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 타이어(1)가 상기 스페이서(4)를 포함함에 따라, 상기 흡음재층(3)의 한쪽 면의 적어도 일부가 상기 실란트층(2)에 접촉되지 않는데, 구체적으로 상기 타이어(1) 내측면과 마주보는 상기 흡음재층(3)의 한쪽 면의 50 면적% 내지 100 면적%, 보다 구체적으로 80 면적% 내지 100 면적%가 상기 실란트층(2)에 접촉되지 않을 수 있다. 이때, 상기 면적%는 상기 타이어(1) 내측면과 마주보는 상기 흡음재층(3)의 한쪽 면의 전체 면적에 대한 상기 실란트층(2)에 접촉되지 않는 면적의 백분율로 계산될 수 있다. 상기 흡음재층(3)의 한쪽 면의 상기 실란트층(2)과 접촉되지 않는 면적이 80 면적% 미만인 경우 Sealant 유동성을 방해하여 Sealing 성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
상기 흡음재층(3)과 상기 실란트층(2)은 2 mm 내지 60 mm의 거리로 이격될 수 있고, 구체적으로 5 mm 내지 50 mm의 거리로 이격될 수 있다. 상기 흡음재층(3)과 상기 실란트층(2)의 이격 거리가 5 mm 미만인 경우 흡음재가 실란트 표면에 들러 붙어 sealing 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 50 mm를 초과하는 경우 이너라이너 면과 마주보는 휠 내측 면과 닿아 흡음재가 마멸될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 스페이서(4)의 재질은 상기 타이어(1)가 고속 주행 시에도 원심력에 의해 파손되지 않는 재질이면 본 발명에서 제한 없이 사용 가능하다. 즉, 상기 스페이서(4)는 금속, 플라스틱, 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 스페이서(4)가 무거우면 차량이 정지된 상태에서 자중에 의해 상기 스페이서(4)가 이탈될 수 있기 때문에 금속 재질 보다는 플라스틱 또는 고무 등의 탄성 소재가 더 적합할 수 있다.
상기 타이어(1)는 상기 흡음재층(3)의 타이어(1) 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 스페이서(4-1) 및 제 2 스페이서(4-2)를 포함할 수 있다. 상기 흡음재의 한쪽 가장 자리는 상기 흡음재의 한쪽 끝만을 의미하는 것은 아니고, 상기 흡음재의 한쪽 끝에서부터 상기 흡음재의 전체 폭에 대해서 40 길이% 이내의 위치를 의미한다.
또는, 상기 타이어(1)는 상기 흡음재층(3)의 상기 타이어(1) 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 스페이서(4-1) 및 제 2 스페이서(4-2)와, 상기 흡음재층(3)의 상기 타이어(1) 폭 방향 중앙부에 위치하는 1 개 이상의 제 3 스페이서(4-3)를 포함할 수 있다. 상기 흡음재의 중앙부는 상기 흡음재의 폭 방향 정중앙에서부터 상기 흡음재의 전체 폭에 대해서 양쪽 각각 30 길이% 이내의 위치를 의미한다.
상기 스페이서(4)들 사이의 간격은 1 cm 내지 30 cm일 수 있고, 구체적으로 3 cm 내지 20 cm일 수 있다. 상기 스페이서(4)들 사이의 간격이 3 cm 미만인 경우 스페이서 부착 개수가 많아져 무게 증가로 정차 시 흡음재가 떨어지거나 실란트의 유동성을 방해하여 자가봉합 성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있고, 상기 스페이서(4)들 사이의 간격이 20 cm를 초과하면 상기 타이어(1) 주행 중 발생하는 원심력에 의해 상기 스페이서(4)가 없는 부분에 위치하는 상기 흡음재층(3)이 상기 실란트층(2)에 붙어 버리게 될 수 있고, 상기 스페이서(4)들 사이의 간격이 30 cm를 초과하면 부착 중에도 상기 스페이서(4)가 없는 부분에 위치하는 상기 흡음재층(3)이 상기 실란트층(2)에 붙어 버리게 될 수 있다.
이때, 상기 흡음재는 지지판(42)에 부착될 수 있다. 상기 흡음재는 상기 지지판(42)에 실리콘계, 우레탄계, 변성 실란(modified silane)계, 아크릴계, 시아노아크릴계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 접착제 또는 양면접착테이프를 이용하여 부착될 수 있다.
상기 스페이서(4)는 한쪽 끝이 상기 타이어(1) 내측면에 연결되고 다른 한쪽 끝이 상기 흡음재층(3)에 부착된 상기 지지판(42)에 연결되며, 상기 흡음재층(3)을 상기 실란트층(2)에서 이격시키도록 지지하는 기둥 형상의 지지 기둥(41)을 포함할 수 있다.
상기 지지 기둥(41)들의 밑면 형상은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 다각형은 사각형, 정사각형, 사다리꼴, 평행사변형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며, 상기 다각형은 모서리가 라운드진 형태일 수도 있다.
상기 지지 기둥(41)들의 밑면 직경은 0.5 mm 내지 10 mm일 수 있고, 구체적으로 1 mm 내지 5 mm일 수 있다. 상기 지지 기둥(41)들의 밑면은 상기 타이어(1) 내측면에 연결된 한쪽 끝 또는 상기 흡음재층(3)에 연결된 다른 한쪽 끝의 밑면을 의미할 수 있다. 상기 지지 기둥(41)들의 밑면 직경은 상기 지지 기둥(41)들의 밑면의 무게 중심을 지나는 직경 중 가장 긴 직경을 의미한다. 상기 지지 기둥(41)들의 밑면 직경이 1 mm 미만인 경우 주행 시 원심력에 의해 기둥이 휘어져 흡음재가 실란트 표면에 붙을 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 5 mm를 초과하는 경우 실란트의 흐름을 방해하여 실링 성능을 저하시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 지지 기둥(41)의 길이는 5 mm 내지 60 mm일 수 있고, 구체적으로 6 mm 내지 40 mm일 수 있다. 상기 지지 기둥(41)의 길이가 6 mm 미만인 경우 주행 시 원심력에 의해 스페이서가 없는 부분의 흡음재가 눌러져 실란트 표면에 붙을 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 40 mm를 초과하는 경우 주행 시 원심력에 의해 기둥이 휘어 질 수 있고, 휠 내측 면에 흡음재가 닿아 마멸될 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 스페이서(4)는 점착성이 강한 실란트 층에 압착시켜 상기 스페이서(4)의 일부가 실란트층(2)에 매몰되도록 상기 타이어(1) 내측면에 부착될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이고, 도 3 및 도 4는 상기 스페이서의 일 실시예들을 나타내는 사시도들이다. 상기 도 2 내지 상기 도 4에서 X는 타이어 폭 방향을 의미한다.
상기 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 스페이서(4)는 상기 지지 기둥(41)에 의해 지지되며, 상기 실란트층(2)에 접촉되지 않도록 이격 배치되는 지지판(42)에 상기 지지 기둥(41)이 부착될 수 있다.
상기 접착제 중에서 접착 특성이 우수하고 내후성 및 내열성이 우수한 아크릴 접착제가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 아크릴 접착제는 우선 분자내 이중결합이 없는 포화 고분자로서 그 고유한 성질면에서 산화에 대한 저항이 뛰어나므로 내후성이 우수하다. 또한 요구되는 필요 물성에 따라 고분자 조성의 변경이나 기능성기의 도입 등으로 인해 개질이 용이하다. 생산성 면에서도 에멀전 중합 또는 솔루션 중합을 하여 상온, 상압에서 비교적 쉽게 만들 수 있다.
상기 아크릴 접착제의 주성분은 낮은 유리전이온도(Tg)의 유연하고 찐득한 폴리머를 합성할 수 있는 아크릴에스터(Acrylic ester)로서 일반적으로 탄소수 4 개 내지 17 개의 알킬 아크릴레이트일 수 있고 더욱 구체적으로 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 지지판(42)은 상기 도 3에 도시된 바와 같이 원형 또는 타원형 형상을 가지거나, 상기 도 4에 도시된 바와 같이 사각형과 같은 다각형 형상을 가질 수 있다.
이때, 상기 스페이서(4)는 1 개의 지지판(42)과 상기 지지판(42)에 연결된 2 개 내지 50 개, 구체적으로 4 개 내지 20 개의 지지 기둥(41)을 포함할 수 있다. 상기 지지 기둥(41) 1개의 단면적은 0.5 cm2 내지 2 cm2이 바람직한데, 상기 지지 기둥(41) 1개의 단면적이 0.5 cm2 미만이면, 실란트층(2)과 흡음재층(3)과의 접착력이 부족하여 떨어질 수 있고, 2 cm2을 초과하면, 타이어가 무거워지거나 지지 기둥(41)의 무게로 인해 실란트층(2)으로부터 흡음층이 떨어질 수 있다.
상기 1 개의 지지판(42)에 연결된 상기 지지 기둥(41)들의 개수가 1 개 미만인 경우 상기 스페이서(4)가 상기 흡음재층(3)이 고정될 수 있도록 지지해 주는 역할을 하지 못하고 상기 흡음재층(3)의 지지가 어려울 수 있고, 상기 1 개의 지지판(42)에 연결된 상기 지지 기둥(41)들의 개수가 3 개 미만인 경우 지지는 가능하나 움직임이 발생할 경우 상기 흡음재층(3)의 흐트러짐이 발생될 수 있다. 또한, 상기 1 개의 지지판(42)에 연결된 상기 지지 기둥(41)들의 개수가 20 개를 초과하는 경우 구조물의 무게가 증가하여 차량 정차 시 상부에 위치한 구조물이 자기 무게에 의해 실란트층으로부터 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 공기압 타이어의 절단 사시도이고, 도 6은 상기 스페이서의 다른 일 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 7 내지 도 10은 상기 스페이서의 배면도이다. 상기 도 5 내지 상기 도 10에서 X는 타이어 폭 방향을 의미하고, 상기 도 7 내지 상기 도 10에서 Y는 타이어 원주 방향을 의미한다.
상기 도 5 내지 도 10을 참조하면, 상기 스페이서(4)의 상기 지지판(42)은 상기 흡음재층(3)의 타이어(1) 폭 방향 한쪽 가장 자리에서 다른 한쪽 가장 자리까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 흡음재층(3)은 타이어(1) 폭 방향에 따라 복수개의 스페이서(4)에 의해 지지되는 것이 아니라, 하나의 긴 지지판(42)을 포함하는 스페이서(4)에 의해 지지될 수 있다.
이때, 상기 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 스페이서(4)는 상기 지지판(42)의 타이어(1) 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 지지 기둥(41-1) 및 제 2 지지 기둥(41-2)을 포함할 수 있다. 참고로, 상기 도 7에서는 상기 제 1 지지 기둥(41-1) 및 제 2 지지 기둥(41-2)의 밑면 형상이 원형인 것을 도시하고 있고, 상기 도 8에서는 상기 제 1 지지 기둥(41-1) 및 제 2 지지 기둥(41-2)의 밑면 형상이 사각형인 것을 도시하고 있다.
또한, 상기 도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 스페이서(4)는 상기 지지판(42)의 타이어(1) 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 지지 기둥(41-1) 및 제 2 지지 기둥(41-2)과, 상기 지지판(42)의 타이어(1) 폭 방향 중앙부에 위치하는 1 개 이상의 제 3 지지 기둥(41-3)을 포함할 수 있다. 상기 도 9에서는 1 개의 제 3 지지 기둥(41-3)만을 포함하는 것을 도시하고 있고, 상기 도 10에서는 2 개의 제 3 지지 기둥(41-3)을 포함하는 것을 도시하고 있다.
한편, 상기 스페이서(4)는 타이어(1) 원주 방향을 따라 배열되는 복수개의 상기 제 1 지지 기둥(41-1)들 또는 복수개의 상기 제 2 지지 기둥(41-2)들을 포함하고, 상기 제 3 지지 기둥(41-3)은 타이어(1) 원주 방향을 따라 배열된 상기 복수개의 제 1 지지 기둥(41-1)들 사이 또는 상기 복수개의 제 2 지지 기둥(41-2)들 사이에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제 3 지지 기둥(41-3)들은 타이어(1) 폭 방향을 따라 상기 제 1 지지 기둥(41-1) 및 상기 제 2 지지 기둥(41-2) 사이에 나란히 배열될 수도 있다.
상기 도 9 및 상기 도 10에서는 상기 지지판(42)의 네 귀퉁이에 각각 2 개의 제 1 지지 기둥(41-1)과 2 개의 제 2 지지 기둥(41-2)을 포함하고, 상기 제 3 지지 기둥(41-3)이 타이어(1) 원주 방향을 따라 배열된 상기 2 개의 제 1 지지 기둥(41-1)들 사이 또는 상기 2 개의 제 2 지지 기둥(41-2)들 사이에 위치하는 것을 도시하고 있다.
상기 지지판(42)의 타이어(1) 폭 방향 너비는 3 cm 내지 실란트 도포 최대 폭까지일 수 있고, 구체적으로 5 cm 내지 15 cm일 수 있다. 상기 지지판(42)의 타이어(1) 폭 방향 너비가 3 cm 미만인 경우 타이어(1) 주행 시 스페이서가 중심을 유지하지 못하여 기울게 되어 흡음재층(3)에 닿아 있는 상기 지지판(42)이 원심력에 의해 손상이 될 우려가 있고, 15 cm를 초과하는 경우 스페이서와 상당에 부착된 흡음재의 크기가 증가하여 무게 증가로 실란트층(2)으로부터 떨어질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
상기 지지판(42)의 두께는 내구성을 위해서는 두꺼울수록 유리하나 두께가 두껍게 되면 중량이 증가하여 부착력 저하가 발생될 수 있으므로, 5 mm 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1 mm 내지 5 mm일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.5 mm 내지 3 mm일 수 있다. 상기 지지판(42)의 두께가 0.1 mm 미만인 경우 주행 시 원심력에 의해 지지판이 변형되어 파손되거나 휘어질 수 있고 3mm 초과 시 무게 증가로 상기 언급한 문제가 발생할 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 상기 흡음재층(3)의 타이어(1) 폭 방향 한쪽 가장 자리에서 다른 한쪽 가장 자리까지 연장된 지지판(42)을 포함하는 스페이서(4)는 타이어(1) 원주 방향에 따라 복수개가 배열될 수 있다. 이때, 상기 스페이서(4)들은 타이어(1) 원주 방향에 따른 간격은 500 mm 이내 일 수 있고, 구체적으로 200 mm일 수 있다. 상기 스페이서(4)들 사이의 타이어(1) 원주 방향에 따른 간격이 클수록 소음 저감 효과가 떨어질 수 있기 때문에 바람직하게는 끝과 끝이 만나거나 50mm 이내인 것이 소음 저감 효과를 극대화시킬 수 있어 바람직하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예: 타이어의 제조]
(실시예 1)
하기 표 1과 같은 물성을 가지는 제 1 다공성 재료와 제 2 다공성 재료를 준비한 후, 상기 제 1 다공성 재료 25 mm의 두께 및 상기 제 2 다공성 재료 10 mm의 두께로 적층하여 흡음재층을 제조하였다.
단위 제 2 다공성 재료 제 2다공성 재료 2 제 1 다공성 재료
밀도 kg/m3 28 23 30
경도(ILD25%) kgf 12 14 18
인장강도 kgf/cm2 1.31 1.4 1.0
신장율 % 250 230 83
평균 기공 크기 ㎛ 800 750 1850
- 경도: JIS K 6400-2- 인장강도, 신장율: JIS K6400-5
- 밀도: JIS K7222
또한, 부틸고무 100 중량부, 폴리이소부틸렌 400 중량부, 카본블랙 첨가제 40 중량부, 및 유황계인 가류제 2 중량부를 혼합하여 실란트 조성물을 제조하고, 이를 235/45R18 규격의 타이어 내측면에 도포하여 실란트층을 형성하였다.
상기 도 6 및 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 폭 10 cm이고 두께가 1 mm인 1 개의 지지판과 상기 지지판에 연결된 총 4 개의 직경 1.5 mm이며 가로 8cm, 세로 3cm 간격을 유지하면서 배열된 원형 밑면 형상의 지지 기둥들을 포함하는 스페이서를 13 개를 준비하고, 이들을 상기 흡음재의 상기 제 1 다공질 재료 표면에 타이어 원주 방향에 따라 10 cm의 간격으로 양면테이트를 이용하여 접착시켰다.
상기 스페이서가 부착된 상기 흡음재층을 상기 실란트층 위에 위치시켜, 상기 흡음재층의 전체 면적이 상기 실란트층과 5 mm 이격되도록 배치하였다. 이때, 상기 스페이서의 지지 기둥을 상기 타이어 내측면에 실란트에 끼워 부착시키는 방법으로 고정시켜 타이어를 제조하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에서, 상기 흡음재층으로 상기 제 1 다공성 재료만으로 이루어진 35 mm 두께의 흡음재층을 적용하고, 상기 스페이서를 사용하지 않고, 상기 흡음재층을 상기 실란트층에 직접 부착시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 타이어를 제조하였다.
[실험예: 타이어의 성능 측정]
상기 제조된 타이어에 대하여 실링 효과, 고속 내구 시험 및 부착 내구 시험을 진행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 조건 비교예 1 실시예 1
실링 효과 상온 50% 100%
-30 ℃ 저온 40% 90%
60 ℃ 고온 70% 100%
고속 내구 시험 부착유지 부착유지
부착 내구 시험 부착유지 부착유지
- 실링 효과: 타이어의 자가 봉합 성능을 확인하기 위해서 특수 제작된 소형(몸통 지름 2.5 mm), 중형(몸통 지름 3.4 mm), 대형(몸통 지름 5.0 mm) 못을 각각 3 개씩 총 30 개의 못을 타이어 내부에 실란트가 도포되어 있는 트레드 부위에 박았다. 조건 별로, 상온 방치 또는 고온, 저온 챔버에 12 시간 보관한 후, 보관된 타이어를 꺼내어 못을 제거하고, 비눗물을 뿌려 봉합을 확인하였다. 초기 공기압과 동일하여 공기 누출이 없는 경우를 100 %로 표시하였다.
- 고속 및 부착 내구 시험: 240 km/h 고속 주행에서 일정한 반복 주기로 100 km/h로 감속 및 가속으로 34 시간 시험 후, 흡음재층의 부착성 및 형상 유지 여부를 육안으로 측정하였다.
상기 표 3을 참조하면, 실시예 1의 경우 비교예 1에 비하여 상온, 저온 및 고온에서 모두 실링 효과가 향상되었으며, 고속 주행 후에도 상기 흡음재층이 상기 실란트층에 닿는 현상이 발견되지 않았다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 타이어
2: 실란트층
3: 흡음재층
4: 스페이서
4-1: 제 1 스페이서, 4-2: 제 2 스페이서, 4-3: 제 3 스페이서
41: 지지 기둥
41-1: 제 1 지지 기둥, 41-2: 제 2 지지 기둥, 41-3: 제 3 지지 기둥
42: 지지판

Claims (22)

  1. 타이어 내측에 위치하는 흡음재층,
    상기 타이어 내측면과 상기 흡음재층 사이에 위치하며, 상기 타이어 내측면에 도포된 실란트층, 그리고
    상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층의 한쪽 면의 적어도 일부가 상기 실란트층에 접촉되지 않도록 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키며, 상기 흡음재층을 상기 타이어 내측면에 고정시키는 스페이서(spacer)를 포함하고,
    상기 흡음재층은, 상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층 상부면에 형성되는 필름층을 더 포함하고,
    상기 스페이서는 한쪽 끝이 상기 타이어 내측면에 연결되고 다른 한쪽 끝이 상기 흡음재층에 부착되는 지지판에 연결되며, 상기 흡음재층을 상기 실란트층에서 이격시키도록 지지하는 기둥 형상의 지지 기둥을 포함하며,
    상기 타이어는 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 일측 가장 자리에 위치하는 제 1 스페이서 및 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 타측 가장 자리에 위치하는 제 2 스페이서를 포함하고,
    상기 제 1 스페이서의 지지판과 상기 제 2 스페이서의 지지판이 타이어 폭 방향으로 이격되어 형성되어 상기 스페이서의 무게가 감소되어 상기 흡음재층이 제거되는 것을 방지하고, 상기 실란트의 유동성 저하 및 자가봉합 성능이 저하되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 타이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 내측면과 마주보는 상기 흡음재층의 한쪽 면의 80 면적% 내지 100 면적%가 상기 실란트층에 접촉되지 않는 것인 타이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡음재층과 상기 실란트층은 5 mm 내지 50 mm의 거리로 이격된 것인 타이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 금속, 플라스틱, 고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 재질로 이루어진 것인 타이어.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어는 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 스페이서 및 제 2 스페이서와, 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 중앙부에 위치하는 1 개 이상의 제 3 스페이서를 포함하는 것인 타이어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스페이서들 사이의 간격은 3 cm 내지 20 cm인 것인 타이어.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기둥들의 밑면 형상은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기둥들의 밑면 직경은 1 mm 내지 5 mm인 것인 타이어.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 기둥들의 길이는 6 mm 내지 40 mm인 것인 타이어.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 지지 기둥에 의해 지지되며,
    상기 지지 기둥은 상기 지지판에 부착되는 것인 타이어.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡음재는 상기 지지판에 실리콘계, 우레탄계, 변성 실란(modified silane)계, 아크릴계, 시아노아크릴계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 접착제 또는 양면접착테이프를 이용하여 부착되는 것인 타이어.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판의 형상은 원형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 타이어.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스페이서는 1 개의 지지판과 4 개 내지 20 개의 지지 기둥을 포함하는 것인 타이어.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은 상기 흡음재층의 타이어 폭 방향 한쪽 가장 자리에서 다른 한쪽 가장 자리까지 연장되는 것인 타이어.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 지지판의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 지지 기둥 및 제 2 지지 기둥을 포함하는 것인 타이어.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 지지판의 타이어 폭 방향 양쪽 가장 자리에 위치하는 제 1 지지 기둥 및 제 2 지지 기둥과, 상기 지지판의 타이어 폭 방향 중앙부에 위치하는 1 개 이상의 제 3 지지 기둥을 포함하는 것인 타이어.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 스페이서는 타이어 원주 방향을 따라 배열되는 복수개의 상기 제 1 지지 기둥들 또는 복수개의 상기 제 2 지지 기둥들을 포함하고,
    상기 제 3 지지 기둥은 타이어 원주 방향을 따라 배열된 상기 복수개의 제 1 지지 기둥들 사이 또는 상기 복수개의 제 2 지지 기둥들 사이에 위치하는 것인 타이어.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 지지판의 타이어 폭 방향 너비는 5 cm 내지 15 cm인 것인 타이어.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판의 두께는 0.5 내지 3mm인 것인 타이어.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡음재층은 상기 타이어 내주면과 마주보는 한쪽 면에 열가소성 폴리 우레탄(thermoplastic polyurethane) 필름층을 더 포함하는 것인 타이어.
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